2.4 Принцип действия и работа сигнализатора

Принцип действия сигнализатор - термохимический, основанный на измерении теплового эффекта от окисления горючих газов и паров на каталитически активном элементе датчика (2 чувствительных платиновых элемента), дальнейшем преобразовании полученного сигнала в модуле МИП и выдачи сигнала о достижении сигнальной концентрации. Рассматриваются аспекты квантово-химических каталитических реакций при беспламенном сжигании углеводородных топлив при их различных процентных концентрациях.

Первая стадия – образование промежуточного активированного комплекса АКт:

А+Кт→АКт где А - кислород О2;

Кт – катализаторный элемент,

Затем АКт реагирует со вторым реагентом с образованием следующего комплекса катализатора:

АКт+В→ RКт где В – молекула СН4.

RКт → R+Кт+hν где R-продукты сгорания (H2О; СО2);

Кт-катализаторный элемент;

hν – кванты инфракрасного излучения с энергией от 1,24 до 0,12 эВ с эмиссионным спектром. Величина hν – это и есть тепловой эффект преобразования полученного сигнала в модуле МИП в зависимости от измеряемой концентрации горючего газа.

Сигнализаторы состоят из датчиков или блоков датчика и блока сигнализации и питания, состоящего из МИП, МПОП и МПРП. Количество датчиков или блоков датчика зависит от исполнения сигнализаторов от исполнения сигнализаторов.

В корпусе датчика сигнализатора установлены два чувствительных платиновых элемента. Платиновая спираль сравнительного элемента закрыта глухим металлическим колпачком, платиновая спираль измерительного элемента окружена латунной сеткой. В датчике установлены три взрывозащитных устройства (латунные цилиндры со щелями), два из них расположены на входе и на выходе анализируемого воздуха, а третье – между чувствительными элементами. Датчик имеет три штуцера – два для входа и выхода анализируемого воздуха, а третий для подачи чистого воздуха при проверке нуля прибора. Переключение датчика с «анализа» на «контроль» при проверке нуля осуществляют трехходовым краном.

В приборе применена измерительная схема неуравновешенного моста, два плеча которого представляют собой сравнительный и измерительный элементы, а два других – постоянные сопротивления. Плечи измерительного моста подобраны так, что при прохождении через датчик прибора чистого воздуха ток в измерительной диагонали равен нулю. При достижении в воздухе концентрации газов и паров, равной 20% от нижнего предела взрывоопасной концентрации, разбаланс моста достигает величины, при которой регистрирующий прибор размыкает цепь питания обмотки реле и включает цепь аварийного сигнала. Одновременно реле обесточивает чувствительные элементы. В случае повреждения электрической схемы, отключается цепь питания обмотки реле и включается цепь неисправности прибора.

Анализируемый воздух не должен содержать гуманнообразной щёлочи, паров кислот, этилированного бензина и сероводорода. При наличии пыли в воздухе необходимо установить противопылевой фильтр на входе на датчик прибора. Чувствительность прибора по анализируемым газам и парам составляет около 10% от концентраций, принятых за сигнальные.

Требования безопасности при монтаже, установке и эксплуатации сигнализаторов должны соответствовать «Правилам устройства электроустановок» (ПУЭ).

Прием сигнализаторов в эксплуатацию после монтажа, эксплуатации и ремонта должны соответствовать руководящим документам о работе электроустановок во взрывоопасных зонах.

Эксплуатировать сигнализаторы имеют право лица, ознакомленные с техническим описанием и инструкцией по эксплуатации, правилами ведения работ на объекте, где возможна взрывоопасная ситуация, и освоившие правила эксплуатации сигнализаторов.

Категорически запрещается, снимать крышку датчика, не отсоединив его кабель от блока сигнализации и питания.

Блок сигнализации и питания устанавливают только вне взрывоопасной зоны, ремонт проводят при отключенном питании сети 220В.

Заземляющие устройства должны быть выполнены в соответствии с ГОСТ 21130-75. Заземление сигнализатора - в соответствии с ПУЭ.

Необходимо соблюдать требования по обеспечению взрывозащищённости.

Эксплуатация датчика с поврежденными элементами или пломбами категорически запрещается.

УСТАНОВКА ПОРОГОВ СРАБАТЫВАНИЯ СИГНАЛИЗАЦИИ

Сигнализаторы выпускаются с настроенным «ПОРОГОМ 2», равным (110 ± 3) мВ, что соответствует 11 % НКПР метановоздушной смеси.

В случае метановоздушной смеси сигнализация сработает при концентрации, заданной "ПОРОГОМ 2" (с учетом погрешностей).

При контроле совокупности компонентов сигнализация «ПОРОГ 2» сработает в диапазоне расчетных концентраций С2н - С2в (с учетом погрешностей измерения),

где - С2н = Uc2 / 10 – нижняя, расчетная границ диапазона, % НКПР;

С2в = Uc2 / 5 - верхняя расчетная граница диапазона, % НКПР.

Uc1, Uc2 – измерение напряжения порогов срабатывания сигнализации концентрации соответственно «ПОРОГА 1» и «ПОРОГА 2».

«ПОРОГ 1» (Uс1) устанавливается предприятием-потребителем. Он должен быть ниже «ПОРОГА 2». При контроле метановоздушной смеси во всех сигнализаторах сигнализация сработает при расчетной концентрации C1 (в процентах НКПР), заданной напряжением Uc1 (в милливольтах) «ПОРОГА 1» (с учетом погрешностей измерения, то есть ± 5 % НКПР).

C1 = Uc1 / 10

При контроле совокупности компонентов сигнализация порог "1" сработает в диапазоне расчетных концентрации С1н – С1в, где С1н = С1 = Uc1 / 10 - нижняя расчетная граница диапазона, % НКПР; С1в = Uc1 / 5 – верхняя расчетная граница диапазона, % НКПР.

2.5 ПРОВЕРКА СИГНАЛИЗАТОРА ПО ПОВЕРОЧНОЙ СМЕСИ

Сигнализаторы должны быть прогреты после включения; должен быть выставлен нуль.

Сигнализаторы проверяются по метановоздушной смеси концентрации 20 % НКПР. Контроль показаний сигнализаторов с отсчетны устройством ведите по цифровому индикатору (в процентах НКПР), остальных сигнализаторов - по вольтметру, подсоединенному к гнезду "Uс" (в милливольтах) или по потенциометру автоматическому.

При нормальной температуре поверочной смеси или контролируемой среды (25 ± 10)°С показания цифрового индикатора и вольтметра должны соответствовать концентрации метановоздушной смеси, указанной на баллоне, согласно следующим формулам:

С = (С' · 18, 94) ± 5, (1)

Uс = (С' · 18, 94) ± 5 · 10. (2)

где С - показание цифрового индикатора сигнализатора, % НКПР;

С' - концентрация метановоздушной поверочной смеси, объемная доля, в

процентах;

Uc - напряжение сигнала на гнезде "Uc", мВ.

При температурах поверочной или контролируемой среды, отличающихся от нормальной, показания цифрового индикатора и вольтметра должны соответствовать концентрации метановоздушной смеси, указанной на баллоне, согласно следующим формулам:

С = (С' · 18, 94) ± 5 ± (T – 25) / 10, (3)

Uc = (С' · 18, 94) ± 5 ± (Т-25) / 10 · 10. (4)

где Т - температура поверочной смеси, равная температуре среды в месте установки датчика, °С.

После подачи поверочных смесей переменным резистором "КАЛИБР." отрегулировать показания сигнализаторов по цифровому индикатору и вольтметру и установить их равными следующим величинам:

при нормальной температуре:

С = С' · 18, 94 + 0,5, (5)

Uc = С' · 18, 94 + 0, 5) · 10. (6)

при температуре, отличающейся от нормальной:

С = С' · 18,94 + 0,5 +∆Ст, (7)

Uc = (С' · 18, 94 + 0,5 +∆Ст) · 10. (8)

где ∆Ст - температурная поправка, % НКПР, при проверке сигнализаторов по метановоздушной смеси концентрации 40 % НКПР.

Таблица 1

t ° смеси (среды), °C	50	45	40	25	15	5	-5	-15	-25	-35	-45	-50
Ст, % НКПР	-2, 1	-2	-1, 5	0	0	0	0, 5	1	1	1	0, 5	0

Если концентрация поверочной смеси отличается от 40 % НКПР более чем 5 % НКПР, то значение температурной поправки, пересчитать по формуле

∆Ст = С' / 40 (9)

где ∆Ст - темературная поправка из таблице 2, % HКПP;

С'- концентрация поверочной смеси, % HКПP.